Megfejtették a hatalmas spirálok keletkezését a Marson

Újabb megfigyelések alapján jéghideg szelek formálták a Mars felszínének igen látványos alakzatait, a sarki jégmezőket. Millió évek alatt több kilométer mély, hatalmas spirális árkok mélyültek a felszínbe.

"Olyan furcsaságokat azonosítottunk, amelyek az elmúlt 40 évben észrevétlenül rejtőztek a felszín alatt" - mondja Robert Seu, a Mars radaros megfigyelését végző kutatócsapat szakembere. A bolygó északi és déli pólussapkájának területét spirális völgyek teszik érdekessé. Legnagyobb közülük az északi sarkvidéken találhatót Chasma Boreale, amelynek hossza a földi Grand-kanyonhoz hasonló, de annál sokkal szélesebb és mélyebb alakzat. Ezúttal első alkalommal a felszín alatti részeit is megfigyelték.

Jack Holt, Isaac Smith (University of Texas) és kollégáik a Mars Reconnaissance Orbiter-űrszonda (MRO) SHARAD műszerének radarmérései alapján a jégsapkák belső szerkezetét vizsgálták. Eredményeik a Nature című folyóirat 2010. május 27-i számában jelentek meg. Míg a Földön a lassú deformáció és a jég kúszó mozgása formálja a hatalmas jégtakarók alapját, a Mars esetében más a helyzet.

Korábban számos modellt alkottak a szakemberek a hatalmas, a pólustól a jégsapka pereme felé haladó, bemélyedő spirális alakzatok magyarázatára. Felmerült, hogy egykor hatalmas vízfeltörések történtek a jég alól, és ezek erodálták a felszínbe a kanyonokat, de akár tartós szelek is mélyíthettek völgyeket a jégbe. Azt sem zárták ki, hogy a bolygó forgástengelyének enyhe imbolygó mozgása miatt, a beeső napsugárzás eloszlása, illetve annak változása révén keletkeznek a hatalmas mélyedések.

Az északi pólussapka szín-magasság ábrázolású domborzata (fent) és annak a radarmérésekből készített keresztszelvénye (lent) (NASA/Caltech/JPL/MRO and SHARAD Team)

Az új radarmérések során az északi pólussapka közel 3 kilométer vastag, jég és por keverékéből álló felszín alatti rétegeit tanulmányozták. A megfigyelések eredményeit számítógépes szimulációval térben is megjelenítették, így kiderülhetett, miként kapcsolódnak a jégsapka felszín alatti rétegei egymáshoz, illetve milyen a viszonyuk a domborzattal.

A radaros mérések rámutattak, hogy a pólussapka belseje a korábbi feltételezésekkel ellentétben nem közel sík rétegekből épül fel. Kiderült, hogy a sapka szerkezete sokkal bonyolultabb a vártnál, egyes rétegeknek változik a vastagsága, helyenként még a dőlési iránya is.

Az északi pólussapka 250 kilométer széles részletétnek metszete, amelyen 2 kilométer vastag jeges zóna rétegzettsége látható a radarmérések alapján (NASA/Caltech/JPL/MRO and SHARAD Team)

Az új eredmények szerint a hatalmas spirális völgyeket elsősorban a szelek alakították ki, méghozzá a jég növekedése közben, több millió év alatt. Eközben a domborzat is befolyásolta a szelek útját, mivel a topográfia és a légáramlások kölcsönhatásban álltak egymással. A kérdéses szelek révén hideg és sűrű levegő áramlott, avagy "folyt" le a pólussapka magasabb részeiről - a Földön ezeket katabatikus szeleknek is nevezik.

Árok kialakulásának és a különféle helyezetű rétegek keletkezésének fázisai az északi pólussapkában (NASA/Caltech/JPL/MRO and SHARAD Team)

Az áramló gáz irányát a bolygó forgásából adódó Coriolis-erő is befolyásolta, amely eltérítette őket, ívesen kanyargó útvonalat létrehozva. Ennek megfelelően jöttek létre a kanyargó völgyek, amelyek jéganyagára időnként újabb rétegek rakódtak. A magasabban lévő rétegek befedték a korábbi, részben lepusztult felszínt, így nem mindig lettek tisztán vízszintes helyzetűek - mint ez a mellékelt ábrán az utolsó fázisnál látható is.

Animáció a Mars pólussapkájáról (NASA)